(57)【要約】【課題】単位時間あたりの集塵量を多くさせることを課題とする。【解決手段】集塵対象の浮遊粒子４１を含む被集塵空気４０とは別の空気５０を空気取込口１２からイオン発生室１１内に導入し、当該別の空気５０からイオン５１を発生させ、イオン５１を含む空気をイオン送出口１４からイオン発生室１１外に送り出すイオン発生部１０と、送風機２４を駆動することにより被集塵空気４０を被集塵空気導入口２２から混合室２１内に導入するとともにイオン送出口１４から混合室２１内に導入されるイオン５１を含む空気と被集塵空気４０とをかき混ぜて浮遊粒子４１をイオン５１により帯電させ、帯電させた浮遊粒子４４を含む混合空気を混合室２１外に送り出す混合部２０と、集塵部３０とを設けた。集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を向上させ、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、同イオンにより集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する電気集塵機であって、
空気取込口とイオン送出口と放電極と対向電極が設けられたイオン発生室を有し、上記集塵対象の浮遊粒子を含む被集塵空気とは別の空気を同空気取込口から同イオン発生室内に導入し、同放電極と対向電極との間で上記コロナ放電を生じさせて当該別の空気からイオンを発生させ、発生させたイオンを含む空気を同イオン送出口から同イオン発生室外に送り出すイオン発生部と、
上記イオン送出口が接続されるとともに被集塵空気導入口と混合空気送出口が設けられて内面が電気的に絶縁された絶縁物で包囲された混合室と、送風機とを有し、同送風機を駆動することにより上記被集塵空気を同被集塵空気導入口から同混合室内に導入するとともに同イオン送出口から同混合室内に導入される上記イオンを含む空気と同被集塵空気とをかき混ぜて同被集塵空気に含まれる浮遊粒子を同イオンにより帯電させ、帯電させた浮遊粒子を含む混合空気を同混合空気送出口から同混合室外に送り出す混合部と、
上記混合空気送出口が接続されるとともに排気口と上記集塵電極が設けられ、同混合空気送出口から導入される上記混合空気に含まれる上記帯電させた浮遊粒子を同集塵電極で集塵し、集塵後の混合空気を同排気口から排出する集塵部とを具備することを特徴とする電気集塵機。
【請求項２】
上記混合部は、上記送風機を駆動させることにより上記被集塵空気を上記被集塵空気導入口から上記混合室内に導入して螺旋状に回転させて同被集塵空気と上記イオンを含む空気とを同混合室内でかき混ぜることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵機。
【請求項３】
上記イオン発生室は、先端部が上記イオン送出口とされて上記混合室内に挿入されたイオン送出管が設けられ、
上記イオン送出管は、電気的に絶縁された絶縁物で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気集塵機。
【請求項４】
上記イオン送出管の先端部は、上記混合室内で螺旋状に回転する被集塵空気の螺旋運動の中心軸上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電気集塵機。
【請求項５】
上記混合室は、上記被集塵空気導入口側から上記混合空気送出口側となるにつれ断面において径が徐々に小さくなる円形とされていることを特徴とする請求項４に記載の電気集塵機。
【請求項６】
上記送風機は、回転する羽根車を有して同羽根車の回転軸方向へ吸い込んで同羽根車の径方向外側に送り出す遠心ファンとされ、
上記混合部は、上記被集塵空気導入口が接続されるとともに上記羽根車の空気吸い込み側の位置に被集塵空気吸引口が設けられて上記羽根車の径方向外側を覆う内側面が形成されて同羽根車を収容した送風室が形成され、
上記遠心ファンは、上記被集塵空気を上記被集塵空気吸引口から上記送風室内に吸い込んで上記羽根車の径方向外側に送り出して同送風室の内側面に衝突させてから上記混合室内に導入させることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電気集塵機。
【請求項７】
上記混合室内には、電気的に絶縁された絶縁物で形成されるとともに、導入された上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とからなる空気の流路を蛇行させて空気の流れを方向転換させる羽根部材が設けられ、
上記混合部は、上記送風機を駆動させることにより上記被集塵空気を上記被集塵空気導入口から上記混合室内に導入して同被集塵空気と上記イオンを含む空気とを上記羽根部材により形成される流路に沿って移動させることにより同混合室内でかき混ぜることを特徴とする請求項１に記載の電気集塵機。
【請求項８】
上記羽根部材は、上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とからなる空気の流路を確保する隙間が形成されて当該空気の流下方向と交差して配置された複数の板材を備え、当該複数の板材は、同隙間の位置が連続して重ならないように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の電気集塵機。
【請求項９】
上記送風機は、上記集塵部の排気口の外側に取り付けられて同排気口から上記集塵後の混合空気を吸い出して上記集塵部外に送り出すことにより、上記混合室内に上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とを導入させて上記混合空気を同混合室から上記集塵部に導入させることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電気集塵機。
【請求項１０】
上記絶縁物は、非導電性の樹脂であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電気集塵機。
【請求項１１】
上記放電極は、針金状とされて直線状に配置され、
上記対向電極は、上記直線状の放電極を囲む筒形状の電極とされていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の電気集塵機。
【請求項１２】
上記対向電極は、接地されていることを特徴とする請求項１１に記載の電気集塵機。
【請求項１３】
上記被集塵空気とは別の空気は、上記帯電させた浮遊粒子が上記集塵電極で集塵されて上記集塵部から排出される混合空気の一部であり、
上記集塵部の排気口と上記イオン発生室の空気取込口とに接続されて同集塵部から排出される混合空気の一部を上記イオン発生室内に導入させる排出空気導入路が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の電気集塵機。
【請求項１４】
上記集塵電極は、同軸上にかつ当該軸に対して垂直に配置されて当該軸を中心として回転可能に支持された複数の平板状の電極とされるとともに、各電極は、上記軸を中心とする略円形の外形とされて中心部に略円形の穴が形成され、
上記集塵部は、上記混合空気送出口が接続されるとともに上記排気口と上記集塵電極が設けられて同集塵電極の径方向外側を覆う内側面が形成された集塵室と、上記軸を中心として上記集塵電極を回転駆動可能な回転駆動機構とを有し、同回転駆動機構にて上記集塵電極を回転駆動することにより同集塵電極の表面に付着した浮遊粒子を遠心力により剥離させて上記集塵室の内側面に衝突させることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の電気集塵機。
【請求項１５】
コロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、同イオンにより集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する浮遊粒子の集塵方法であって、
空気取込口とイオン送出口と放電極と対向電極が設けられたイオン発生室を設け、上記集塵対象の浮遊粒子を含む被集塵空気とは別の空気を同空気取込口から同イオン発生室内に導入し、同放電極と対向電極との間で上記コロナ放電を生じさせて当該別の空気からイオンを発生させ、発生させたイオンを含む空気を同イオン送出口から同イオン発生室外に送り出し、
上記イオン送出口が接続されるとともに被集塵空気導入口と混合空気送出口が設けられて内面が電気的に絶縁された絶縁物で包囲された混合室と、送風機とを設け、同送風機を駆動することにより上記被集塵空気を同被集塵空気導入口から同混合室内に導入するとともに同イオン送出口から同混合室内に導入される上記イオンを含む空気と同被集塵空気とをかき混ぜて同被集塵空気に含まれる浮遊粒子を同イオンにより帯電させ、帯電させた浮遊粒子を含む混合空気を同混合空気送出口から同混合室外に送り出し、
上記混合空気送出口が接続されるとともに排気口と上記集塵電極が設けられた集塵部を設け、同混合空気送出口から導入される上記混合空気に含まれる上記帯電させた浮遊粒子を同集塵電極で集塵し、集塵後の混合空気を同排気口から排出することを特徴とする浮遊粒子の集塵方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、同イオンにより集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する電気集塵機および浮遊粒子の集塵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気集塵機は、鉄板等の金属製の集塵室内に集塵対象の浮遊粒子を有する被集塵空気を導入し、同集塵室内に設けられた放電極と集塵電極との間に高電圧を印加することによりコロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、発生させたイオンを浮遊粒子に衝突させることにより浮遊粒子を帯電させて集塵電極でクーロン力により集塵している。しかし、被集塵空気に含まれる浮遊粒子が放電極や対向電極に付着することにより、イオンの発生率が低下するため、これらの電極を頻繁に清掃する必要がある。また、電極がショートするため、この電気集塵機で水溶性のダストやミストを集塵することができないという問題がある。
【０００３】
上記問題をある程度解決する技術として、以下の電気集塵機が知られている。
引用文献１に開示された技術では、コロナ放電を行う高電圧の放電電極と対向電極とを、塵埃を集塵する集塵室から独立した部屋に分割して設置し、コロナ放電を行う放電室と、塵埃を集塵する集塵室間を連通している。
引用文献２に開示された技術では、吸気口と排気口とを結ぶ通気路に臨む凹部を形成し、この凹部に放電線と対向電極とを配設して、同凹部に清浄化された排気の一部を供給している。
引用文献３に開示された技術では、吸気口と排気口とを結ぶ通気路に臨む凹部を形成し、この凹部に放電線と対向電極とを配設して、通気路における同凹部から吸気口側に清浄化された排気の一部を供給している。
引用文献４に開示された技術では、通気路中に設けられた放電線を断面略Ｃ字状のカバーで覆い、清浄化された排気の一部を通気路中の放電線に吹き付けている。
ここで、発生したイオンを浮遊粒子に衝突させる集塵空間や通気路の壁面を、鉄板等の金属で形成している。
【特許文献１】特開平９−２７６７３７号公報
【特許文献２】特開昭５３−１２８０７８号公報
【特許文献３】特開昭５３−１２９３８４号公報
【特許文献４】特開昭５３−１３０５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術においては、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率が低く、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量が少ないという問題があった。そこで、単位時間あたりの集塵量を多くさせる課題を解決することが望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を向上させ、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能な電気集塵機および浮遊粒子の集塵方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、コロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、同イオンにより集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する電気集塵機であって、上記イオン発生部と混合部と集塵部とを具備する構成としてある。
イオン発生部は、空気取込口とイオン送出口と放電極と対向電極が設けられたイオン発生室を有している。同イオン発生部により、集塵対象の浮遊粒子を含む被集塵空気とは別の空気が空気取込口からイオン発生室内に導入される。この被集塵空気は集塵対象の浮遊粒子を含む空気であり、被集塵空気とは別の空気は集塵対象の浮遊粒子を含まない空気である。当該別の空気がイオン発生室内に導入されると、放電極と対向電極との間でコロナ放電が生じて当該別の空気からイオンが発生する。そして、発生したイオンを含む空気がイオン送出口からイオン発生室外に送り出される。
混合部は、混合室と送風機を有している。この混合室は、イオン発生室のイオン送出口が接続され、被集塵空気導入口と混合空気送出口が設けられ、内面が電気的に絶縁された絶縁物で包囲されている。同送風機が駆動されると、被集塵空気が被集塵空気導入口から混合室内に導入される。また、同送風機が駆動されることによって、イオン送出口から混合室内に導入される上記イオンを含む空気と同被集塵空気（以下、両空気とも記載）とがかき混ぜられて被集塵空気に含まれる浮遊粒子が同イオンにより帯電する。そして、帯電した浮遊粒子を含む混合空気が混合空気送出口から混合室外に送り出される。
集塵部は、混合室の混合空気送出口が接続され、排気口と集塵電極が設けられている。この集塵部により、同混合空気送出口から導入される混合空気に含まれる帯電させた浮遊粒子（以下、帯電粒子とも記載）が同集塵電極で集塵される。そして、集塵後の混合空気が排気口から排出される。
【０００７】
本発明者は、研究を重ねた結果、発生させたイオンを浮遊粒子に衝突させる集塵空間や通気路の壁面を鉄板等の金属とすると、発生したイオンや帯電粒子が同壁面に触れて電気的に中和されてしまい、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率が低いということを見いだした。本発明では、上記混合室の内面を絶縁物で包囲することにより、発生したイオンや帯電粒子が混合室の内壁に触れても電気的に中和されないようになるので、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を向上させ、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となる。
また、被集塵空気がイオン発生室を通過しないので、集塵対象の浮遊粒子が放電極や対向電極に付着せず、イオンの発生率は短期間では低下しない。その結果、これらの電極を頻繁に清掃する必要はなく、水溶性のダストやミストを集塵することも可能である。
なお、上記浮遊粒子は、ダスト、ミスト、ヒュームを含めて大気中に浮遊する粒子状の物質であり、浮遊粒子状物質と呼ばれるものを含む。
上記送風機は、ファンでもよいし、ファンより強力な風を起こすことが可能なブロワであってもよい。
【０００８】
上記別の空気は、浮遊粒子状物質の質量濃度が上記被集塵空気よりも低い空気とされていると、より確実にイオンの発生率は短期間では低下せず、好適である。また、上記別の空気は、集塵対象の浮遊粒子が生じる空間の外部の空気としてもよい。すると、簡易な構成でイオン発生部にて空気からイオンを発生させることができる。
むろん、請求項１３にかかる発明のように、集塵部から排出される混合空気の一部を上記別の空気としてもよい。すると、清浄空気を得にくい環境でも、浮遊粒子が放電極や対向電極に付着しないので、イオンの発生率は短期間では低下せず、これらの電極を頻繁に清掃する必要がなくなり、水溶性のダストやミストを集塵することも可能となる。一方、外部の空気を上記別の空気とすると、排出される混合空気を空気取込口に導く通路を形成する必要がないため、請求項１３にかかる発明と比べて電気集塵機の構造が簡易となる点で有用である。
【０００９】
請求項２にかかる発明のように構成すると、被集塵空気が螺旋状に回転するので、より確実に両空気が混合室内でかき混ぜられる。
【００１０】
上記イオン発生室は、先端部が上記イオン送出口とされて上記混合室内に挿入されたイオン送出管が設けられ、上記イオン送出管は、電気的に絶縁された絶縁物で形成されている構成とすると、両空気がより速やかにかき混ぜられる。その際、発生したイオンや帯電粒子はイオン送出管に触れても電気的に中和されないので、浮遊粒子の荷電効率が低くなることはない。
【００１１】
上記イオン送出管の先端部は、上記混合室内で螺旋状に回転する被集塵空気の螺旋運動の中心軸上に配置されている構成とすると、被集塵空気の螺旋運動の渦の中心となるので、イオン送出口に負圧（大気圧より低い圧力）が供給される。
【００１２】
上記混合室は、上記被集塵空気導入口側から上記混合空気送出口側となるにつれ断面において径が徐々に小さくなる円形とされている構成とすると、混合室内の空気の螺旋運動は混合空気送出口側となるほど加速される。
【００１３】
請求項６にかかる発明のように、遠心ファンにより被集塵空気を被集塵空気吸引口から送風室内に吸い込んで羽根車の径方向外側に送り出して同送風室の内側面に衝突させてから混合室内に導入させてもよい。すると、遠心ファンを用いるという簡易な構成で被集塵空気を螺旋状に回転させることができる。また、被集塵空気が送風室内の内側面に衝突するので、送風室内で被集塵空気から所定の径以上の径の大きい浮遊粒子が荒取りされ、残りの所定の径未満の径の小さい浮遊粒子のみを混合室内に導入することが可能となる。
上記送風室に、内側面に衝突して蓄積した浮遊粒子を引き抜く引き抜き口を設けると、電気集塵機を連続運転させる際に引き抜き口から蓄積した浮遊粒子を引き抜けばよいので、利便性が向上する。
また、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電気集塵機において、上記被集塵空気導入口は上記混合室の下部に形成され、上記混合空気送出口は上記混合室の上部に形成されている構成としてもよい。すると、被集塵空気導入口で被集塵空気から所定の径以上の浮遊粒子が荒取りされ、残りの浮遊粒子のみが混合室内に導入されるので、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
【００１４】
上記混合部の別の一例として、請求項７にかかる発明のように構成してもよい。混合室内で両空気が羽根部材により蛇行して流れの方向を転換させられると、方向転換の位置で例えば空気の渦が生じる等の流れの乱れが生じ、より確実に両空気が混合室内でかき混ぜられる。当該発明は、混合室内の空気の流路を長くすることができるとともに、本電気集塵機の設置場所に応じた流路を形成することができるので、請求項２にかかる発明と比べて本電気集塵機の設置空間を有効利用することが可能となる点で有用である。一方、請求項２にかかる発明は、混合室内を仕切る部材が不要であるので、請求項７にかかる発明と比べて構造が簡易である点で有用である。
【００１５】
上記羽根部材は、上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とからなる空気の流路を確保する隙間が形成されて当該空気の流下方向と交差して配置された複数の板材を備え、当該複数の板材は、同隙間の位置が連続して重ならないように配置されている構成としてもよい。両空気を蛇行させる流路を容易に形成することができ、より確実に両空気がかき混ぜられる。
より具体的な一例として、上記複数の板材は、上記流下方向と直交して互いに並行に配置され、上記隙間が同流下方向を基準とした幅方向外側と幅方向内側とに交互に形成されている構成としてもよい。すると、さらに確実に両空気をかき混ぜることが可能となる。
【００１６】
上記送風機は、上記集塵部の排気口の外側に取り付けられて同排気口から上記集塵後の混合空気を吸い出して上記集塵部外に送り出すことにより、上記混合室内に上記被集塵空気と上記イオンを含む空気とを導入させて上記混合空気を同混合室から上記集塵部に導入させる構成としてもよい。簡易な構成で混合室内に負圧が供給される。
【００１７】
上記混合室の内面を包囲する上記絶縁物は、非導電性の樹脂である構成とすると、混合室を容易に加工等して形成することができる。同混合室に挿入されるイオン送出管の絶縁物も非導電性の樹脂とすると、イオン送出管を容易に加工等して形成することができる。むろん、形成の容易性は低下するものの、絶縁物をガイシ（碍子）等とすることもできる。
【００１８】
ところで、上記放電極は、針金状とされて直線状に配置され、上記対向電極は、上記直線状の放電極を囲む筒形状の電極とされている構成としてもよい。放電極が針金状なので、効率よくコロナ放電を生じさせることができる。また、対向電極を筒形状とすることにより対向電極の内部でイオンが発生するので、イオン発生部の構造を簡素化させることができる。
対向電極の筒形状は、例えば、円筒形状、断面多角形状、等、様々な形状が考えられる。
また、上記対向電極は、接地されている構成とすると、対向電極に触れても感電しない。
なお、放電極に負の高電圧を印加すると空気分子から負イオンが生成され、正の高電圧を印加すると正イオンが生成される。
【００１９】
上記集塵電極は、同軸上にかつ当該軸に対して垂直に配置されて当該軸を中心として回転可能に支持された複数の平板状の電極とされるとともに、各電極は、上記軸を中心とする略円形の外形とされて中心部に略円形の穴が形成され、上記集塵部は、上記混合空気送出口が接続されるとともに上記排気口と上記集塵電極が設けられて同集塵電極の径方向外側を覆う内側面が形成された集塵室と、上記軸を中心として上記集塵電極を回転駆動可能な回転駆動機構とを有し、同回転駆動機構にて上記集塵電極を回転駆動することにより同集塵電極の表面に付着した浮遊粒子を遠心力により剥離させて上記集塵室の内側面に衝突させる構成としてもよい。すると、集塵電極を構成する複数の平板状とされた各電極の表面に帯電粒子が付着し、同集塵電極が回転駆動されると各電極の表面に付着した浮遊粒子が遠心力により剥離して集塵室の内側面に衝突する。
【００２０】
上述した浮遊粒子を集塵する方法にも発明が存在する。すなわち、請求項１５記載の浮遊粒子の集塵方法も請求項１と同様の作用、効果となり、請求項２〜請求項１４記載の装置構成を当該方法に対応させることも可能である。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、請求項１、請求項１５にかかる発明によれば、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を向上させ、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となる。
請求項２、請求項７にかかる発明では、混合部の簡易な具体例を提供することができるとともに、より確実に被集塵空気とイオンを含む空気とが混合室内でかき混ぜられ、浮遊粒子の荷電効率がさらに高くなり、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
請求項３にかかる発明では、被集塵空気とイオンを含む空気とがより速やかにかき混ぜられるので、浮遊粒子の荷電効率がさらに高くなり、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
【００２２】
請求項４にかかる発明では、イオン送出口に負圧が供給されるので、簡易な構成ながらイオン発生部に送風機を設けなくてもイオンを含む空気を混合室内に導入することが可能となる。
請求項５にかかる発明では、混合室内の空気の螺旋運動が混合空気送出口側となるほど加速されるので、簡易な構造ながら集塵対象の荷電効率がさらに高くなり、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
請求項６にかかる発明では、簡易な構成で被集塵空気を螺旋状に回転させて、より確実に被集塵空気とイオンを含む空気とを混合室内でかき混ぜることができ、浮遊粒子の荷電効率をさらに高くすることができるとともに、径の小さい浮遊粒子のみが混合室内に導入されるので、単位時間あたりの集塵量をさらに多くさせることが可能となる。
【００２３】
請求項８にかかる発明では、より確実に被集塵空気とイオンを含む空気をかき混ぜることが可能となる。
請求項９にかかる発明では、混合室内に負圧が供給されるので、簡易な構成ながら混合室やイオン発生部に送風機を設けなくても被集塵空気やイオンを含む空気を混合室内に導入することが可能となる。
請求項１０にかかる発明では、電気集塵機を容易に形成することができ、ひいては電気集塵機の製造コストを低減させることができる。
【００２４】
請求項１１にかかる発明では、効率よくコロナ放電を生じさせることが可能となるとともに、イオン発生部の構造を簡素化させることが可能となる。
請求項１２にかかる発明では、対向電極に触れても感電しないので、さらにイオン発生部の構造を簡素化させることが可能となる。その結果、対向電極を簡単に取り外すことができ、放電極や対向電極が汚れても容易に清掃することが可能となる。
請求項１３にかかる発明では、清浄空気を得にくい環境でも、イオンの発生率は短期間では低下せず、放電極や対向電極を頻繁に清掃する必要がなくなり、水溶性のダストやミストを集塵することが可能となる。
請求項１４にかかる発明では、集塵電極の表面に付着した浮遊粒子が自動的に剥離して集塵室の内側面に衝突するので、集塵電極に付着した浮遊粒子を除去する作業を不要にさせ、電気集塵機の連続運転時間を大幅に長くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）電気集塵機の構成：
（２）電気集塵機の作用：
（３）第二の実施形態：
【００２６】
（１）電気集塵機の構成：
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる電気集塵機１００を断面図により示している。なお、図の上方向が鉛直上向き、下方向が鉛直下向きであり、同図を基準として上下左右の位置関係を説明する。
本電気集塵機１００は、各部１０，２０，３０から構成され、集塵対象の浮遊粒子を発生する屋内の被集塵空気を清浄化して屋外に排出する。その際、イオン発生部１０でコロナ放電を生じさせて外気（屋外の空気）からイオンを発生させ、撹拌部（混合部）２０で同イオンにより被集塵空気中の集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、集塵部３０で帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する。
集塵対象の浮遊粒子としては、研磨機、切削加工機、洗浄機、等の様々な機械から発生するダスト、ミスト、ヒューム、等、大気中に浮遊する様々な粒子状の物質が考えられる。
【００２７】
イオン発生部１０は、イオン発生室１１、高圧電源１９、図示しない高電圧制御回路、等を備えている。同イオン発生室１１は、空気取込口１２、空気取込管１７、風導管（イオン送出管）１３、イオン送出口１４、放電極１５、対向電極１６、電極支持材１８ａ，ｂとから構成されている。放電電極とも呼ばれる放電極１５は高電圧を供給する高圧電源１９の負極に接続され、対向電極１６は同高圧電源１９の正極に接続されている。この高圧電源１９の正極はアースに接続されており、対向電極１６は接地されていることになる。なお、高圧電源の負極をアースに接続するとともに対向電極に接続し、正極を放電極に接続する構成とすることも可能である。
【００２８】
図２は、イオン発生室の要部を示す分解斜視図である。
空気取込管１７は、金属製（例えば、ステンレス製）で短い円筒形状とされ、水平かつ左右方向に配置されている。同空気取込管１７の開放側の端部（右端）は空気取込口１２であり、被集塵空気とは別の空気である外気５０をイオン発生室方向（左方向）に取り込むようになっている。同空気取込管１７のイオン発生室側の端部（左端）は、電極支持材１８ａに形成された外形が断面円形の凹部１８ａ１に挿入されて同電極支持材１８ａに支持されている。
【００２９】
放電極１５は、針金状とされて水平方向（左右方向）に直線状に配置された電極である。対向電極１６は、直線状の放電極１５を囲む円筒形状（筒形状）の電極とされている。なお、対向電極は、断面四角形等、様々な形状を採用することができる。
両電極１５，１６の左右両端は、電気的に絶縁された絶縁物（例えば、ガイシ、非導電性の樹脂）で形成された電極支持材１８ａ，ｂに挿入されて支持されている。電極支持材１８ａ，ｂは、左右方向に対して垂直な断面において外形が円形とされている。左側の電極支持材１８ｂの場合、右側面に形成された外形が断面円形の凹部１８ｂ１に挿入されて同電極支持材１８ｂに支持される。同電極支持材１８ｂには、空気が左右方向に通過可能な断面略半円の一対の空気通路１８ｂ２が形成され、同一対の空気通路１８ｂ２に挟まれた架橋部１８ｂ３が前後方向に向けて形成されている。この架橋部１８ｂ３から放電極方向に突出した断面円形の凸部１８ｂ４が形成され、放電極１５の左端は同凸部１８ｂ４に形成された挿入穴１８ｂ５に挿入されて電極支持材の凸部１８ｂ４に支持される。右側の電極支持材１８ａの場合も、同様の構造が形成されている。図示していないが、放電極１５に接続された導線と対向電極１６に接続された導線が同電極支持材１８ａに埋め込まれ、それぞれ高圧電源１９の負極と正極に接続されている。
【００３０】
高圧電源１９には、高電圧制御回路が接続されている。同一面積の電極で大量の空気をイオン化させるためにはできる限り大きなコロナ放電を発生させる必要があるが、スパーク直前の電圧は空気の温度、圧力、湿度、不純物などの条件により変わる。そこで、同高電圧制御回路は、所定回数（例えば、５回）のスパークを検知し、検知結果に対応する電圧を高圧電源１９に生成させ、電極１５，１６間にスパーク直前の電力を供給させる。ここで、イオン発生室１１内には集塵対象の浮遊粒子が含まれていないため、スパークにより浮遊粒子が発火することがなく、高圧電源１９が生成する高電圧を容易にスパーク直前の電圧に制御することが可能となっている。
【００３１】
風導管１３は、電気的に絶縁された絶縁物で形成され、円筒形状とされて、水平かつ左右方向に配置されている。風導管１３の撹拌室方向の先端部（左端部）は、撹拌室（混合室）２１内に挿入され、上方に折り曲げられてイオン送出口１４とされている。同イオン送出口１４は、水平断面が円形とされた円錐台形状の撹拌室２１の円錐台形状の中心軸上とされている。同風導管１３は、撹拌室２１の左側面に形成された挿入口２１ｂに挿入されて支持されている。風導管１３の基部（右端部）を覆う挿入口２１ｂは電極支持材１８ｂの左側面の凹部（図示せず）に挿入されて同電極支持材１８ｂを取り付けるようになっており、各部１７，１８ａ，１５，１６，１８ｂを組み付けて挿入口２１ｂに取り付けると、風導管１３に接続されてイオン発生室１１が組み立てられる。
【００３２】
以上の構成により、外気５０は、空気取込口１２から、空気取込管１７、電極支持材１８ａの空気通路１８ａ２、対向電極１６内、電極支持材１８ｂの空気通路１８ｂ２、風導管１３、イオン送出口１４を経て、イオン発生室１１外に送り出される。高圧電源１９により放電極１５と対向電極１６との間に高電圧が印加されると、放電極への電界集中により両電極１５，１６間でコロナ放電を生じ、イオン発生室１１内に導入された外気５０からイオン５１を発生させる。そして、発生させたイオン５１を含む空気がイオン送出口１４から撹拌室２１内に導入される。
なお、放電極１５に高電圧が供給されると、放電極近傍の集中電界内で空気分子はイオンとなる。負の高電圧が供給される場合、炭酸イオンＣＯ3-、酸素イオンＯ2-、二酸化窒素イオンＮＯ2-等の負イオンが放電極に反発され、自由空間に放出される。正の高電圧が供給される場合、水クラスタイオンＨ+（Ｈ2Ｏ）n等の正イオンが放電極に反発され、自由空間に放出される。
【００３３】
なお、放電極を針金状としたことにより、放電極の周囲に集中電界が生成するので、効率よくコロナ放電を生じさせることができる。また、対向電極を円筒形状とすることにより対向電極の内部でイオンが発生するので、イオン発生部の構造を簡素化させることができるし、風導管の設計が簡単になる。さらに、対向電極に触れても感電しないので、さらにイオン発生部の構造を簡素化させることができ、外気等の被集塵空気とは別の空気によって放電極や対向電極が汚れても対向電極を容易に取り外してクリーニングすることが簡単になる。
【００３４】
撹拌部２０は、撹拌室２１、送風機２４、送風室２６、図示しない電源、送風機の駆動スイッチ、等を備えている。
送風機２４は、回転する羽根車２５を有する遠心ファンであり、同羽根車２５を回転駆動（図１では、上から見て右回りに回転）する本体部は撹拌室２１の下面から上方に窪んだ凹部２４ａに収容されている。羽根車２５は、回転駆動されると、被集塵空気４０を羽根車２５の回転軸２５ａ方向（上方向）へ吸い込んで羽根車２５の径方向外側（回転軸２５ａから外側の方向）に送り出す。同羽根車２５を収容した送風室２６は、金属製（例えば、ステンレス製）とされており、羽根車２５の空気吸い込み側（下側）の位置に被集塵空気吸引口２８が設けられ、羽根車２５の上側の位置に撹拌室２１の被集塵空気導入口２２が接続されて形成されている。同送風室２６は、羽根車２５の径方向外側を覆う内側面２７が水平断面において円形に形成されるとともに、内側面２７に衝突して蓄積した浮遊粒子を引き抜く引き抜き口２９も設けられている。図示しない電源から電力を供給された送風機２４は、羽根車２５を回転駆動させることにより、集塵対象の浮遊粒子４１を含む被集塵空気４０を被集塵空気吸引口２８から送風室２６内に吸い込み、羽根車２５の径方向外側に送り出し、送風室の内側面２７に衝突させてから撹拌室２１内に導入させる。
【００３５】
図３の上段は送風室２６が組み付けられていない状態で撹拌室２１を底面から見て示す底面図であり、同図の下段は送風室２６の上面を形成する天板部２６ａの部分を下側から見て示す要部断面図である。図の下段に示すように、天板部２６ａは、羽根車の回転軸２５ａを中心として円形とされた円板から径方向外側の内側面２７に繋がる複数（四つ）の架橋部２６ｂが延出した形状とされている。そして、送風室２６の上面のうち天板部２６ａの形成されていない部分が複数（四つ）の被集塵空気送出口２６ｃとされている。撹拌室２１の底面部２１ｃの複数（四つ）の被集塵空気導入口２２も下側にある送出口２６ｃと同じ形状とされ、各導入口２２と各送出口２６ｃとが合わせられて接続されている。
ここで、羽根車２５は下側から臨むと左回りに回転することになるため、送風室２６に吸い込まれた被集塵空気は下から見て左回りに回転しながら螺旋状に上昇する。すると、導入口２２と送出口２６ｃを通過して撹拌室２１内に導入される被集塵空気は、下から見て左回り（上から見て右回り）に回転しながら螺旋状に上昇し続けることになる。このようにして、撹拌部２０は、送風機２４を駆動させることにより被集塵空気を導入口２２から撹拌室２１内に導入して螺旋状に回転させる。
【００３６】
撹拌室２１は、イオン送出口１４が接続されるとともに、下部に被集塵空気導入口２２、上部に混合空気送出口２３が形成されている。この撹拌室２１は、円錐台形状とされ、導入口２２側から送出口２３側となるにつれ水平断面において径が徐々に小さくなる円形とされている。また、側面２１ａと導入口２２が設けられた底面と送出口２３が設けられた上面全てにおいて、電気的に絶縁された絶縁物で形成されている。これにより、撹拌室２１は、内面が絶縁物で包囲されていることになる。
【００３７】
撹拌室や風導管を形成する絶縁物としては、非導電性の樹脂を用いている。なお、撹拌室の強度を向上させるため、撹拌室２１の外壁を金属で形成するとともに内面を非導電性の樹脂で被覆してもよい。
非導電性の樹脂には、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）等のスチレン系共重合樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、等、様々なものを採用することができ、熱可塑性樹脂を用いてもよいし、熱硬化性樹脂を用いてもよい。スチレン系共重合樹脂（より好ましくはＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリオレフィン（より好ましくはポリエチレン）を成形材料として用いると、容易に撹拌室（混合室）や風導管（イオン送出管）を成形し加工することができる点で特に有用となる。また、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を用いると、撹拌室（混合室）や風導管（イオン送出管）を形成する基材の表面に被覆したり送風室の外壁や集塵室の外壁等の各部と接続させたりする際に、容易に接着させることができる点で特に有用となる。
絶縁物は、内部抵抗の抵抗率（Ω・ｍ）が所定値以上（例えば１０6Ω・ｍ）となるような導電性を示さない材料であればよい。非導電性の樹脂を用いることにより、撹拌室を容易に形成することができ、ひいては電気集塵機の製造コストを低減させることができる。
【００３８】
撹拌室２１に導入された被集塵空気は、断面円形とされた撹拌室内で螺旋状に回転しながら混合空気送出口２３に向かって上昇する。図１では、螺旋状に回転する被集塵空気４２を螺旋状の矢印で示している。被集塵空気４２の螺旋運動の中心軸４３は、当該被集塵空気の遠心力によって大気圧より負圧となる。ここで、風導管１３の先端部であるイオン送出口１４は、撹拌室２１内で被集塵空気４２の螺旋運動の中心軸４３上に配置されている。従って、イオン発生部に送風機を設けることなく、風導管１３から撹拌室２１内にイオン５１を含む空気を導入することができる。
また、撹拌室２１は送出口２３側となるほど断面において徐々に径が小さくされているので、撹拌室内の空気の螺旋運動は送出口２３側となるほど加速される。その結果、中心軸４３上の空気の圧力と大気圧との差が大きくされており、撹拌室内にイオン５１を含む空気を大量に導入することが可能となっている。
このように、断面円形の撹拌室内で被集塵空気を螺旋状に回転させ、被集塵空気の螺旋運動の渦の中心にイオン送出口を配置することにより、簡易な構成ながらイオン発生部に送風機を設けなくてもイオンを含む空気を撹拌室内に導入することが可能となる。
【００３９】
撹拌室２１内にイオン５１を含む空気が導入されると、当該空気と螺旋運動する被集塵空気４２とが撹拌される。すると、かき混ぜられた混合空気中で、被集塵空気４２に含まれる集塵対象の浮遊粒子４１と、イオン５１とが衝突し、同浮遊粒子はイオン５１により帯電して帯電粒子４４となる。そして、帯電粒子４４を含む混合空気は、螺旋状に回転しながら上昇し、混合空気送出口２３から撹拌室２１外に送り出される。
このようにして、撹拌部２０は、送風機２４を駆動することにより、被集塵空気を被集塵空気導入口２２から撹拌室２１内に導入するとともに、イオン送出口１４から撹拌室内に導入されるイオン５１を含む空気と同被集塵空気とをかき混ぜて浮遊粒子４１をイオン５１により帯電させる。そして、帯電粒子４４を含む混合空気を送出口２３から上側にある集塵室３１内に導入する。
なお、導入口２２が撹拌室２１の下部にあるので、導入口２２で被集塵空気から所定の径以上の浮遊粒子が荒取りされ、残りの浮遊粒子のみが撹拌室内に導入される。従って、浮遊粒子の集塵効率を向上させることが可能となる。
上述した撹拌室（混合室）は、様々な大きさとすることができる。ここで、撹拌室２１内の高さ（撹拌室２１内における中心軸４３方向の長さ）をＨ、撹拌室２１の下端側（被集塵空気導入口２２側）の内径（直径）をＤ１、撹拌室２１の上端側（混合空気送出口２３側）の内径（直径）をＤ２として、Ｈ：Ｄ１：Ｄ２＝３０〜６０：３０〜５５：１０〜２５（相対的な比）とすると、浮遊粒子４１の荷電効率が特に良く、単位時間当たりの浮遊粒子の集塵量が特に良好となる。
言い換えると、Ｈに対するＤ１の比Ｄ１／Ｈは０．５０〜１．８３が好ましく、かつ、Ｈに対するＤ２の比Ｄ２／Ｈは０．１７〜０．８３が好ましく、かつ、Ｄ１に対するＤ２の比Ｄ２／Ｄ１は０．１８〜０．８３が好ましい。この条件が満たされているとき、Ｄ２／Ｄ１が同範囲内で０．１８以上であると混合空気送出口２３から混合空気を送り出す単位時間当たりの空気量を多くさせて撹拌室２１内に被集塵空気を導入する単位時間当たりの空気量を多く確保することができるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となり、Ｄ２／Ｄ１が０．８３以下であると撹拌室２１内の空気の螺旋運動が混合空気送出口２３側となるほど確実に加速されて被集塵空気とイオンを含む空気とが良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となると考えられる。また、上記条件が満たされているとき、Ｄ１／Ｈが上記範囲内で０．５０以上であると撹拌室２１内における被集塵空気の螺旋運動の持続性が特に良好となって両空気は良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となり、Ｄ１／Ｈが上記範囲内で１．８３以下であると撹拌室２１内に導入されたイオンを含む空気が撹拌室２１の内壁まで移動して被集塵空気と良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となると考えられる。さらに、上記条件が満たされているとき、Ｄ２／Ｈが０．１７〜０．８３であると両空気は良くかき混ぜられるため浮遊粒子の集塵量が特に良好となると考えられる。
【００４０】
集塵部３０は、集塵室３１、集塵部用電源３６、等を備えている。同集塵室３１は、混合空気導入口３２、排気口３３、複数の集塵電極３４、複数の対向電極３５、等から構成されている。集塵室３１の壁面は、金属製（例えば、ステンレス製）とされている。各集塵電極３４は電源３６の正極に接続され、各対向電極３５は同電源３６の負極に接続されている。この電源３６の負極はアースに接続されており、対向電極３５は接地されていることになる。なお、イオン発生部の放電極１５に高圧電源１９の正極を接続する場合には、集塵部用電源の正極をアースに接続するとともに対向電極３５に接続し、負極を集塵電極３４に接続する構成とすることも可能である。
混合空気導入口３２は下側にある撹拌室の混合空気送出口２３と同じ形状とされ、導入口３２と送出口２３とが合わせられて、集塵室３１に送出口２３が接続されている。
【００４１】
図４は、図１の集塵室３１を拡大して示している。集塵室３１は、水平断面において外形が円形とされている。両電極３４，３５は、平板状に形成され、集塵室３１の内側面３１ａよりも径の小さい円形の外形とされている。むろん、集塵室３１や電極３４，３５の形状は様々考えられ、外形を四角形状といった多角形状等にしてもよい。電極３４，３５は、図示しない絶縁材料（例えば、ガイシ）で短絡しないように集塵室３１内で水平に支持され、交互に配置されている。すなわち、各電極３４，３５は、互いに絶縁されつつ所定の小間隙を介して配置されていることになる。ここで、一番上の集塵電極３４ａを除いて、電極３４，３５には、それぞれ混合空気導入口３２の上方となる位置に混合空気の流路を確保するための円形の穴３４ｂ，３５ｂが形成されている。
電極３４，３５を並行するように配置しているので、両電極３４，３５間に電圧を印加したときに電界強度の偏りが少なくなっており、コロナ放電が生じにくい状態となっている。本実施形態では、電極３４ａを含む集塵電極３４に常時５０００〜１００００Ｖの電圧を供給するようにしている。すると、平行に配置された各電極３４，３５間で電界が発生し、帯電粒子４４にクーロン力を与えるようになっている。
【００４２】
以上の構成により、帯電粒子４４を含む混合空気は、混合空気導入口３２から集塵室３１内に流入し、集塵電極３４ａの位置まで、電極の穴３４ｂ，３５ｂにより鉛直方向に形成される流路を上昇する。ここで、電極３４，３５の外周と内側面３１ａとの間に空気を流通可能な隙間が形成されているので、電極の穴３４ｂ，３５ｂ内を上昇する混合空気は、内側面３１ａまで、各電極３４，３５間を径方向外側へ移動する。その際、負に帯電した帯電粒子４４は、正に帯電した集塵電極３４に引き寄せられ、同集塵電極３４の上面と下面に付着する。そして、電極３４，３５の径方向外側に抜けた混合空気６０は、集塵室３１の上面を形成する天板部３１ｂまで上昇し、同天板部３１ｂの下側と集塵電極３４ａの上側との間を径方向内側へ移動したのち、排気口３３から上方へ移動していく。
このようにして、集塵部３０は、混合空気送出口２３から集塵室３１内に導入される混合空気に含まれる帯電粒子４４を集塵電極３４で集塵し、集塵後の混合空気６０を排気口３３から排出する。
【００４３】
従来の電気集塵機は、金属製の集塵室内にイオン発生用の放電極と対向電極を設け、集塵室内に被集塵空気を導入し、集塵室内でコロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させていた。しかし、被集塵空気に含まれる浮遊粒子が集塵室内の放電極や対向電極に付着することにより、イオンの発生率が低下するため、これらの電極を頻繁に清掃する必要があり、水溶性のダストやミストを集塵することができないという問題があった。
本発明の電気集塵機は、放電極と対向電極とが設けられて被集塵空気から隔離されたイオン発生室を設け、イオン発生部を被集塵空気とは別系としたので、被集塵空気がイオン発生室を通過しない。従って、上記問題が解決されている。
【００４４】
また、図５の上段に示すように、金属製の集塵室内にイオン発生用の放電極と対向電極を設けていた従来の電気集塵機では、発生したイオン２が集塵室の金属製の壁面１に触れると電気的に中和されて中性の空気分子となるし、帯電粒子３が集塵室の壁面１に触れても電気的に中和された浮遊粒子４となり、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率が低いことが分かった。
本発明では、撹拌室の内面を絶縁物で包囲することにより、図の下段に示すように、発生したイオン２が撹拌室の絶縁物の壁面５に触れても電気的に中和されないし、帯電粒子３が絶縁物の壁面５に触れても電気的に中和されないので、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率は向上し、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となっている。むろん、風導管の外面を絶縁物とすることにより、同様の作用、効果が得られる。
【００４５】
さらに、従来の電気集塵機は、放電極と対向電極との間でスパークを減らすため、両電極を平板形状として平行に配置していた。本発明では、イオン発生室内には集塵対象の浮遊粒子が含まれていないため、スパークにより浮遊粒子が発火することがなく、スパーク直前の電圧まで上げて放電極と対向電極との間に高電圧を印加することができる。従って、放電極を針金状とするとともに対向電極を筒形状とすることができ、上述したように効率よくコロナ放電を生じさせることが可能となるとともに、イオン発生部の構造を簡素化させることが可能となる。
【００４６】
イオン発生室に導入される外気５０は、被集塵空気４２よりも浮遊粒子状物質の質量濃度が低いと、より確実にイオンの発生率は短期間では低下せず、より長時間連続してイオンを発生させることができる。
【００４７】
（２）電気集塵機の作用：
次に、本電気集塵機の作用について説明する。
図示しない駆動スイッチをオンにして送風機２４を作動させると、送風室２６内で羽根車２５が回転駆動される。すると、集塵対象の浮遊粒子４１を含む被集塵空気４０は、被集塵空気吸引口２８から送風室２６内に吸い込まれ、羽根車２５の径方向外側に送り出されて、送風室の内側面２７に衝突させられ、被集塵空気導入口２２方向へ上昇する。その結果、送風室内で被集塵空気から所定の径以上（例えば、１μｍ以上）の径の大きい浮遊粒子が内側面２７に付着して荒取りされ、残りの所定の径未満（例えば、１μｍ未満）の径の小さい浮遊粒子のみを撹拌室内に導入することができるので、単位時間あたりの集塵量を多くさせることが可能となる。
なお、内側面２７に付着して蓄積した粒子を引き抜き口２９から定期的あるいは不定期に引き抜くようにすると、電気集塵機を連続して運転させる時間を大幅に長くすることができ、便利である。
ここで、羽根車の径方向内側へ送り出される被集塵空気４０は、羽根車２５の回転方向の回転が付与されて上昇しながら撹拌室２１内に導入され、撹拌室２１内で螺旋状に回転しながら上昇する。従って、遠心ファンを用いるという簡易な構成で、被集塵空気を螺旋状に回転させて、より確実に被集塵空気とイオンを含む空気とを撹拌室内でかき混ぜることができ、浮遊粒子の荷電効率を上げて集塵効率を向上させることが可能となる。
【００４８】
被集塵空気導入口２２から導入された被集塵空気は、撹拌室２１内を螺旋状に回転しながら混合空気送出口２３に向かって上昇する。ここで、撹拌室２１は、送出口２３側となるにつれ水平断面において径が徐々に小さくなる円形とされているので、上昇するにつれて回転が加速される。被集塵空気の螺旋運動の中心軸４３上にあるイオン送出口１４は、確実に負圧とされる。すると、外気５０が空気取込口１２からイオン発生室１１内に導入され、高電圧が印加された電極１５，電極１６間で生じるコロナ放電によりイオン５１が発生し、発生したイオン５１を含む空気がイオン送出口１４から撹拌室２１内に送り出される。
ここで、風導管１３が撹拌室内に挿入されており、また、被集塵空気が螺旋状に回転しているので、確実かつ速やかに被集塵空気とイオンを含む空気とが撹拌室内でかき混ぜられる。すると、撹拌された混合空気中で、被集塵空気中の浮遊粒子４１とイオン５１とが衝突して同浮遊粒子が帯電し、帯電粒子４４となる。その際、絶縁物で形成された撹拌室の内面や風導管に触れても電気的に中和されないので、浮遊粒子の荷電効率が高くなり、単位時間あたりの集塵量を多くさせることが可能となる。なお、撹拌室内で空気の回転は加速されるので、より確実かつ速やかに被集塵空気とイオンを含む空気とが撹拌室内でかき混ぜられ、さらに浮遊粒子の荷電効率が上がって集塵効率を良好にさせている。
【００４９】
帯電粒子４４を含む混合空気は、混合空気送出口２３から集塵室３１内に送り出される。集塵室３１内では、集塵電極３４と帯電粒子４４との間にクーロン力による吸引力が作用し、帯電粒子４４は集塵電極３４の表面に付着して集塵される。そして、集塵後の混合空気６０が排気口から上方へ排出される。
【００５０】
以上説明したように、本発明によると、撹拌室の内面が絶縁物で包囲されているので、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を向上させ、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となる。また、被集塵空気がイオン発生室を通過しないので、放電極や対向電極は汚れず、これらの電極を頻繁に清掃する必要はなく、水溶性のダストやミストを集塵することも可能となる。
【００５１】
なお、本電気集塵機は、様々な変形例が考えられる。
上述した実施形態では、イオン発生部に送風機を設けずにイオンを撹拌室内に送り込むようにして構成を簡素化したが、イオン発生部に送風機を設けてさらに多くのイオンを撹拌室内に送り出すようにしてもよい。送風機の設置場所としては、空気取込口、風導管内、等、様々な場所が考えられる。すると、さらに集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を上げて集塵効率をさらに良好にさせることが可能となる。
むろん、撹拌室内から集塵部への空気の吸引力を増加させるため、集塵部の排気口に別の送風機を設けてもよい。すると、撹拌室内で螺旋状に回転する空気の回転速度を向上させ、さらに浮遊粒子の荷電効率を向上させて集塵効率を上げることが可能となる。
また、撹拌室内に絶縁物で形成された羽根車が挿入された送風機を設け、この送風機により羽根車を回転駆動して撹拌室内の空気を撹拌してもよい。すると、さらに浮遊粒子の荷電効率を向上させて集塵効率をさらに良好にさせることが可能となる。
【００５２】
上記撹拌室は、中心軸の垂直断面の径が中心軸方向で略同じとされた円筒形状とされていても、内部で被集塵空気を螺旋状に回転させてイオンを含む空気と混合させることができるし、被集塵空気の螺旋運動の中心軸上とするイオン送出口を負圧にすることができるので、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせる効果が得られる。
上述した実施形態では、被集塵空気導入口を撹拌室の下部に設けたことにより被集塵空気中の浮遊粒子を荒取りするようにしたが、被集塵空気導入口と混合空気送出口を別の位置、すなわち、螺旋運動する被集塵空気を上昇させる以外（例えば、下降させる、水平方向に移動させる）としても、浮遊粒子の荷電効率を向上させて集塵効率を良好にさせる効果が得られる。
【００５３】
上記集塵電極３４に、付着した粒子を払い落とす機構を設けてもよい。例えば、集塵電極へ付着した粒子をモータの回転駆動による遠心力で払い落とし、集塵電極の径方向外側にある内側面に衝突させて付着させて蓄積させることができる。
図１１は、上記機構が設けられた集塵部２３０の変形例を示す要部断面図である。集塵電極は、上述した電極３４と同様、同じ軸２３７上にかつ当該軸２３７に対して垂直に配置されて軸２３７を中心として回転可能に支持された複数の平板状の電極２３４とされるとともに、各電極２３４は、軸２３７を中心とする円形の外形とされて混合空気導入口２３２の上方となる中心部に円形の穴２３４ｂが形成されている。対向電極も、上述した電極３５と同様、同軸上にかつ当該軸２３７に対して垂直に配置されて軸２３７を中心として回転可能に支持された複数の平板状の電極２３５とされるとともに、各電極２３５は、軸２３７を中心とする円形の外形とされて中心部に円形の穴２３５ｂが形成されている。複数の電極２３４，２３５のうち一番上の集塵電極２３４ａの上面には絶縁材料とされた円形の平板２３４ｂが設けられ、この平板２３４ｂはモータ２３９の駆動軸２３９ａに固定されるとともに下方に向かって複数の棒状の絶縁材料２３８が取り付けられている。電極２３４，２３５は、互いに平行とされて複数の絶縁材料２３８で短絡しないように集塵室２３１内で水平に支持され、交互に配置されて、一体となって水平面とされた所定の回転方向に回転するようになっている。
集塵部２３０には、軸２３７を中心として電極２３４，２３５を回転駆動可能なモータ（回転駆動機構）２３９が集塵室２３１の上面２３１ｂに設けられている。そして、モータ２３９にて電極２３４，２３５を回転駆動することにより、集塵電極２３４の表面に付着した浮遊粒子を遠心力により剥離させ、集塵室２３１の内側面２３１ａに衝突させる。
図示しない駆動スイッチをオンにしてモータ２３９を作動させると、集塵電極２３４の表面に付着した浮遊粒子は遠心力により剥離し、内側面２３１ａに衝突して蓄積される。そして、内側面２３１ａの下部に設けた所定構造の引き抜き口２３１ｃから蓄積した粒子を定期的あるいは不定期に引き抜くようにすると、電気集塵機を連続して運転させる時間を大幅に長くすることができ、便利である。
【００５４】
また、図６に示すように、集塵後に排出される空気の一部を被集塵空気とは別の空気としてイオン発生室内に導入してもよい。図の例では、集塵部の排気口３３の一部に一端を接続されるとともに他端をイオン発生室の空気取込口１２の全部に接続された中空管形状の排出空気導入路７０が設けられている。イオン送出口１４が負圧にされているので、同排出空気導入路７０は、集塵部３０から排出される集塵後の混合空気６０の一部をイオン発生室内に導入させる。すなわち、帯電粒子４４が集塵電極３４で集塵されて集塵部３０から排出される混合空気６０の一部を被集塵空気とは別の空気としてイオン発生部１０に供給する。
以上の構成により、清浄空気を得にくい環境でも、浮遊粒子がイオン発生室内の放電極や対向電極に付着しないので、これらの電極を頻繁に清掃する必要がなくなり、水溶性のダストやミストを集塵することが可能となる。
一方、外気をイオン発生室に導入する場合には、排出される混合空気を空気取込口に導く通路を形成する必要がないため、図６の例と比べて電気集塵機の構造が簡易となる点で有用である。
【００５５】
（３）第二の実施形態：
図７は、第二の実施形態の電気集塵機２００を示している。なお、図１と構成が同じものについては、同じ符号を付して説明を省略する。以下、図の上方向が鉛直上向き、下方向が鉛直下向きであり、同図を基準として上下左右の位置関係を説明する。
イオン発生部１１０は、イオン発生室１１１、高圧電源１９、高電圧制御回路、等を備えている。同イオン発生室１１１は、空気取込口１２、空気取込管１７、イオン送出口１１４、放電極１５、対向電極１６、電極支持材１８ａ，ｂとから構成されている。本イオン発生室１１１では、電極支持材１８ｂの撹拌室側の端部がイオン送出口１１４とされている。
【００５６】
外気５０は、空気取込口１２から、空気取込管１７、電極支持材１８ａの空気通路、対向電極１６内、電極支持材１８ｂの空気通路１８ｂ２、イオン送出口１１４を経て、イオン発生室１１１外に送り出される。そして、コロナ放電を生じさせることにより発生させたイオン５１を含む空気がイオン送出口１４から撹拌室１２１内に導入される。
【００５７】
撹拌部（混合部）は、撹拌室（混合室）１２１、送風機１２４、送風室１２６、電源、送風機の駆動スイッチ、等を備えている。
送風機１２４は、羽根車１２５を有する遠心ファンであり、同羽根車１２５を回転駆動（図では、上から見て右回りに回転）する本体部は送風室１２６の上面に設けられている。羽根車１２５は、回転駆動されると、集塵後の混合空気６０を羽根車１２５の回転軸１２５ａ方向（上方向）へ吸い込んで羽根車１２５の径方向外側に送り出す。同羽根車１２５を収容した送風室１２６は、金属製（例えば、ステンレス製）とされており、羽根車１２５の空気吸い込み側（下側）の位置に集塵室１３１の排気口１３３が設けられ、羽根車１２５の上側の位置において送風室１２６の上面に第二の排気口１２９が設けられている。すなわち、送風機１２４は、集塵部の排気口１３３の外側に取り付けられていることになる。送風室１２６は、羽根車１２５の径方向外側を覆う内側面１２７が水平断面において円形に形成されている。図示しない電源から電力を供給された送風機１２４は、羽根車１２５を回転駆動させることにより、排気口１３３から集塵後の混合空気６０を吸い出して集塵部の集塵室１３１外に送り出すことにより、撹拌室１２１内を負圧とし、撹拌室１２１内に被集塵空気４０とイオン５１を含む空気とを導入させて混合空気を撹拌室１２１から集塵部の集塵室１３１に導入させる。
このように、排気口の外側に送風機を設けるという簡易な構成で撹拌室内に負圧が供給され、撹拌室やイオン発生部に送風機を設けなくても被集塵空気やイオンを含む空気を撹拌室内に導入することが可能となる。
【００５８】
撹拌室１２１は、イオン送出口１１４が接続されるとともに、下部に被集塵空気導入口１２２、上部に複数の混合空気送出口１２３が形成されている。
図８は撹拌室１２１の外観を示す斜視図であり、図９は撹拌室１２１の要部断面図である。
撹拌室１２１は、略矩形の箱形とされ、被集塵空気導入口１２２を形成する部分が下面から下方に突出するとともに、イオン送出口１１４を接続するイオン導入口を形成する短い円筒形状の中空部１２１ｂがイオン発生室側の側面１２１ａから右方に突出している。従って、中空部１２１ｂは電極支持材１８ｂの左側面の凹部に挿入されて同電極支持材１８ｂを取り付けるようになっており、各部１７，１８ａ，１５，１６，１８ｂを組み付けて中空部１２１ｂに取り付けると、イオン発生室１１１が組み立てられて撹拌室１２１に接続される。
ここで、側面１２１ａと被集塵空気導入口１２２が設けられた底面と混合空気送出口１２３が設けられた上面全てにおいて、電気的に絶縁された絶縁物（非導電性の樹脂）で形成されている。これにより、撹拌室１２１は、内面が絶縁物で包囲されていることになる。なお、非導電性の樹脂としては、第一の実施形態と同じものを採用することができる。
【００５９】
撹拌室１２１内には、上記絶縁物で形成されるとともに、導入された両空気の流路を蛇行させて空気の流れを方向転換させる羽根部材１４０が設けられている。同羽根部材１４０は、混合空気の流下方向４５（水平右方向）と直交（交差）して流下方向４５を基準とした幅方向外側にて垂直に配置されたそれぞれ複数の板材１４１，１４２と、幅方向内側にて垂直に配置された複数の板材１４３と、下側の各板材１４１における幅方向外側の端部のそれぞれに繋がって水平に配置された下側板材１４４と、上側の各板材１４２における幅方向外側の端部のそれぞれに繋がって水平に配置された上側板材１４５とを備えている。板材１４１，１４２と板材１４３とは、互いに平行に配置され、板材１４１〜１４５により形成される隙間が幅方向外側と幅方向内側とに交互とされている。これにより、混合空気の流路が確保され、また、形成される隙間の位置が連続して重ならないように配置されているので、羽根部材を設けないときと比べて混合空気の流路は蛇行して長くされている。
【００６０】
送風機１２４が駆動されると、被集塵空気４０は被集塵空気導入口１２２から撹拌室１２１内に導入され、同時にイオン５１を含む空気もイオン送出口１１４から撹拌室１２１内に導入される。両空気は、図の左側から、板材１４１，１４２間の幅方向内側の隙間、板材１４３と板材１４４，１４５との間の幅方向外側の隙間、とを交互に通り抜け、右側の側面１２１ａまで蛇行しながら流下方向４５に進む。このとき、両空気は、板材１４１〜１４５により蛇行して流れの方向を転換させられると、方向転換の位置で例えば空気の渦４６が生じる等の流れの乱れが生じる。これにより、両空気は、羽根部材１４０により形成される流路に沿って移動することにより撹拌室１２１内でかき混ぜられる。すると、浮遊粒子４１はイオン５１により帯電し、帯電した浮遊粒子４４を含む混合空気が図の右側から、撹拌室１２１の上面を形成する天板部１２１ｃの下側と板材１４５の上側との間を水平左方向に進んだ後、天板部１２１ｃに形成された複数の混合空気送出口１２３から上側にある集塵室１３１内に導入される。
【００６１】
集塵部は、金属製（例えば、ステンレス製）の壁面とされた集塵室１３１、集塵部用電源３６、等を備えている。同集塵室１３１は、排気口１３３、複数の集塵電極１３４、複数の対向電極１３５、等から構成されている。各集塵電極１３４は電源３６の正極に接続され、各対向電極１３５は同電源３６の負極に接続されている。集塵室１３１は、下側にある混合空気送出口１２３が接続されている。
集塵室１３１は、水平断面において撹拌室１２１と同じ長方形状とされた略矩形の箱形とされている。両電極１３４，１３５は、平板状に形成され、内側面よりも小さい長方形とされている。電極１３４，１３５は、図示しない絶縁材料（例えば、ガイシ）で短絡しないように集塵室３１内で水平に支持され、交互に配置されている。ここで、一番上の集塵電極を除いて、電極１３４，１３５には、それぞれ中央の位置にて垂直上向きに混合空気の流路を確保するための長方形の穴が形成されている。
以上の構成により、帯電粒子４４を含む混合空気は、混合空気導入口３２から集塵室３１内に流入し、電極１３４，１３５間を水平断面において中心から水平外側方向に移動した後、一番上の集塵電極１３４の上側を中心方向へ移動して排気口１３３から上方へ移動していく。その際、帯電粒子４４は集塵電極３４に引き寄せられ、同集塵電極３４の上面と下面に付着する。
【００６２】
次に、本電気集塵機の作用について説明する。
図示しない駆動スイッチをオンにして送風機１２４を作動させると、羽根車１２５の回転により、集塵室１３１内の空気が送風室１２６内に吸い込まれ、撹拌室１２１内の空気が集塵室１３１内に吸い込まれるので、負圧となった撹拌室１２１内に被集塵空気４０とイオン５１を含む空気が導入される。両空気は、羽根部材１４０で形成された流路を蛇行しながら流下方向４５へ進むが、羽根部材１４０により流れの方向を転換させられると、方向転換の位置で流れの乱れが生じ、確実に両空気がかき混ぜられる。すると、撹拌された混合空気中で、被集塵空気中の浮遊粒子４１とイオン５１とが衝突し、帯電粒子４４が生成する。その際、絶縁物で形成された撹拌室の内面や羽根部材に触れても電気的に中和されないので、浮遊粒子の荷電効率が上がって集塵効率が良好となる。
帯電粒子４４を含む混合空気は、送出口１２３から集塵室１３１内に送り出され、帯電粒子４４が集塵電極１３４の表面に付着して集塵される。そして、集塵後の混合空気６０が排気口１３３から送風室１２６内に吸い込まれた後、第二の排気口１２９から上方へ排出される。
【００６３】
上述した第二の実施形態によっても、集塵対象の浮遊粒子の荷電効率を向上させ、単位時間あたりの浮遊粒子の集塵量を多くさせることが可能となる。また、放電極や対向電極を頻繁に清掃する必要はなく、水溶性のダストやミストを集塵することも可能となる。
なお、第二の実施形態は、撹拌室内の空気の流路を長くすることができるとともに、本電気集塵機の設置場所に応じた流路を形成することができるので、第一の実施形態と比べて本電気集塵機の設置スペースを有効利用することが可能となる点で有用である。一方、第一の実施形態は、混合室内を区切る部材が不要であるので、第二の実施形態と比べて簡易な構造で済む点で有用である。また、羽根車の回転が直接空気のかき混ぜに繋がっているので、第二の実施形態と比べてより強力に撹拌室内で空気をかき混ぜて浮遊粒子の荷電効率を向上させることができる点でも有用である。
第二の実施形態にも様々な変形例が考えられ、第一の実施形態と同様、イオン発生部に送風機を設けてもよいし、送風機１２４とは別の送風機を設けてもよいし、被集塵空気導入口と混合空気送出口を別の位置としてもよいし、集塵後に排出される空気の一部を被集塵空気とは別の空気としてイオン発生室内に導入してもよい。
また、図１１で示したように集塵部を構成することも可能であり、この場合、集塵電極に付着した粒子が自動的に払い落とされるので電気集塵機の連続運転時間を大幅に長くすることが可能となる。
【００６４】
上述した実施形態で複数の板材１４１〜１４３全てを平行に配置したが、曲面を有する板材を複数用いて並行して配置してもよいし、並行していない配置としてもよい。図１０に示す羽根部材１５０のように、水平に配置された下側の板材１５４から左斜め上方に向けて複数の板材１５１を配置し、水平に配置された上側の板材１５５から鉛直下向きに複数の板材１５５を配置し、板材１５１，１５２を互い違いに配置しつつ板材１５５側と板材１５４側の交互に流路用の隙間を形成してもよい。例えば左側に板材１５１、右側に板材１５２となる流路では、板材１５２の下側端部での流路の幅Ｌ２が板材１５１の上側端部での流路の幅Ｌ１よりも小さくなるため、この間を移動する空気は加速される。その後、左側に板材１５２、右側に板材１５１の流路となると、一旦減速され、再び加速される。これにより、被集塵空気とイオンを含む空気とをより確実にかき混ぜることが可能となり、浮遊粒子の集塵効率を向上させることが可能となる。
【００６５】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により有用な電気集塵機を提供することができる。また、上記イオン発生室、混合室、集塵部を設け、コロナ放電を生じさせて空気からイオンを発生させ、同イオンにより集塵対象の浮遊粒子を帯電させ、帯電させた浮遊粒子を集塵電極で集塵する浮遊粒子の集塵方法も提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第一の実施形態にかかる電気集塵機を示す断面図である。
【図２】イオン発生室の要部を示す分解斜視図である。
【図３】撹拌室の底面図と送風室の天板部の部分を下側から見て示す要部断面図である。
【図４】集塵室を示す断面図である。
【図５】従来例と本発明との作用の違いを説明する模式図である。
【図６】変形例にかかる電気集塵機を示す断面図である。
【図７】第二の実施形態にかかる電気集塵機を示す断面図である。
【図８】撹拌室の外観を示す斜視図である。
【図９】撹拌室の要部断面図である。
【図１０】変形例における撹拌室の要部断面図である。
【図１１】変形例における集塵部の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０，１１０…イオン発生部
１１，１１１…イオン発生室
１２…空気取込口
１３…絶縁物で形成された風導管（イオン送出管）
１４，１１４…イオン送出口
１５…針金状の放電極
１６…筒形状の対向電極
１７…空気取込管
１８ａ，ｂ…電極支持材
１９…高圧電源
２０…撹拌部（混合部）
２１，１２１…撹拌室（混合室）
２２，１２２…被集塵空気導入口
２３，１２３…混合空気送出口
２４，１２４…送風機
２４ａ…凹部
２５，１２５…羽根車
２５ａ，１２５ａ…羽根車の回転軸
２６，１２６…送風室
２６ｃ…被集塵空気送出口
２７，１２７…送風室の内側面
２８…被集塵空気吸引口
２９…引き抜き口
３０，２３０…集塵部
３１，１３１，２３１…集塵室
３２，２３２…混合空気導入口
３３，１３３…排気口
３４，１３４，２３４…集塵電極
３５，１３５，２３５…対向電極
３６…集塵部用電源
４０…被集塵空気
４１…集塵対象の浮遊粒子
４２…螺旋状に回転する被集塵空気
４３…被集塵空気の螺旋運動の中心軸
４４…帯電粒子（帯電させた浮遊粒子）
４５…空気の流下方向
５０…外気（別の空気）
５１…イオン
６０…集塵後の混合空気
７０…排出空気導入路
１００，２００…電気集塵機
１２９…第二の排気口
１４０，１５０…羽根部材
１４１〜１４５，１５１，１５２，１５４，１５５…板材
２３９…モータ（回転駆動機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005046761.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005046761.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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